占空比有最大限制,那你知道占空比的最小限制吗?

什么是占空比?你了解吗?虽然占空比有最大限制,但本电源管理技巧重点探讨占空比的最小限制 。在连续导通模式(CCM)下,降压型开关稳压器(降压变换器)的占空比相当于输出电压除以输入电压 。因此如果输出电压正好是输入电压的一半,对应的占空比为 50% 。根据实际分量和相应的寄生损失,这个占空比实际上稍有不同 。不过这个简单的占空比计算公式已足够用于估算 。
图1.采用ADP2389的典型降压型开关稳压器,最高输出电流为12 A
因此,如果通过5 V电源电压产生1 V输出电压,对应的占空比为20% 。图1显示采用ADI公司ADP2389稳压器的降压转换器拓扑 。该稳压器的开关频率可高达2.2 MHz 。在图2的时域图中,可以看到当开关频率为2.2 Mhz时,在新周期开始之前,周期T值只有大约450 ns 。
ADP2389的最小导通时间为100 ns 。因此在2.2 MHz开关频率下,无法实现5 V到1 V的电压转换 。它需要20%的占空比,相当于在450 ns周期内只有90 ns的导通时间 。这个时间低于ADP2389电压转换器的额定最小导通时间 。
图2.开关频率为2.2 MHz时显示的最小导通时间
尽管如此,如果依然想用ADP2389来实现5 V到1 V转换,可通过降低开关频率的方式 。这样,图2中的周期T变得更长,而100 ns的最小导通时间所占百分比也变低 。在2 MHz开关频率下,周期为500 ns 。要达到20%的占空比,需要100 ns的导通时间 。根据技术规格,可采用ADP2389来实现 。
这就有个问题,为何会出现限制输入电压与输出电压之比的最小导通时间 。在许多开关模式电源转换器中,原因在于电感电流是在导通时间内测量的 。此电流用于过流保护,并用于根据电流闭环控制原理(电流模式控制)工作的稳压器中 。环路调节也需要测量电感电流 。在开关瞬变后,必须先降低产生的噪音才能进行准确的电流测量 。这需要一些时间,也称为消隐时间 。尤其对于MHz级别的极高开关频率,最小导通时间的影响也更大,目前正在研发能够实现更短的最小导通时间的电路 。
【占空比有最大限制,那你知道占空比的最小限制吗?】 对于低占空比,例如降压型开关稳压器中的高输入电压和低输出电压,最小导通时间是关键限制 。它通常会限制支持开关模式电源工作的最大开关频率 。以上就是占空比的解析,希望能给大家帮助 。

    推荐阅读